9.草酸鈷用途廣泛,可用于指示劑和催化劑的制備.一種利用水鈷礦制取草酸鈷晶體(CoC2O4?2H2O)工藝流程如圖1:

已知:①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
完全沉淀的PH3.79.69.25.29.8
(1)浸出過程中加入Na2SO3的 離子方程式為2Co3++SO32-+H2O=2Co2++SO42-+2H+
(2)NaClO3的作用是將Fe2+氧化為Fe3+; 調(diào)PH至5.2,沉淀的主要成分為Al(OH)3、Fe(OH)3
(3)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖2所示.濾液Ⅱ中加入萃取劑的作用是除去Mn2+;使用萃取劑適宜的pH是B
A.接近2.0          B.接近3.0         C.接近5.0
(4)除鈣、鎂是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀,已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10.當加入過量NaF后,所得濾液c(Mg2+):c(Ca2+)=0.7.
(5)已知含鈷廢料中含Co2O3質(zhì)量分數(shù)為a%,若取mkg該含鈷廢料按照上述流程,理論上最多能制得草酸鈷晶體的質(zhì)量為$\frac{1830ma}{83}$或16.6mag.

分析 水鈷礦中加入鹽酸和亞硫酸鈉,可得CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2,加入NaClO3,可得到FeCl3,然后加入Na2CO3調(diào)pH至5.2,可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,過濾后所得濾液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2,向溶液中加入NaF溶液,除去鈣鎂離子,然后過濾得到的濾液中II中加入萃取劑,萃取后溶液加入草酸銨,得到草酸鈷,據(jù)此分析作答.

解答 解:(1)亞硫酸鈉具有還原性,能還原氧化性離子Co3+,反應為:2Co3++SO32-+H2O=2Co2++SO42-+2H+
故答案為:2Co3++SO32-+H2O=2Co2++SO42-+2H+;
(2)NaClO3的作用是:將浸出液中Fe2+氧化為Fe3+,加Na2CO3調(diào)PH=5.2能使Fe3+、Al3+ 離子轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀Al(OH)3、Fe(OH)3;
故答案為:將 Fe2+氧化為 Fe3+;Al(OH)3、Fe(OH)3
(3)根據(jù)流程圖可知,此時溶液中存在Mn2+、Co2+金屬離子;
由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知,調(diào)節(jié)溶液PH在3.0~3.5之間,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀;
故答案為:除去Mn2+;B;
(4)由溶度積可知,濾液Ⅰ“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2+與Mg2+轉(zhuǎn)化為CaF2、MgF2沉淀,根據(jù)溶度積可知c(Mg2+):c(Ca2+)=$\frac{Ksp(Mg{F}_{2})}{Ksp(Ca{F}_{2})}$=$\frac{7.35×1{0}^{-11}}{1.05×1{0}^{-10}}$=0.7;
故答案為:0.7;
(5)mkg含鈷廢料中含Co2O3質(zhì)量分數(shù)為a%,則鈷元素的物質(zhì)的量為$\frac{m×a%×1{0}^{-3}×2}{166}$mol,鈷元素質(zhì)量守恒則,草酸鈷晶體(CoC2O4?2H2O)的質(zhì)量為$\frac{m×a%×1{0}^{-3}×2}{166}$mol×183g/mol=$\frac{1830ma}{83}$g=16.6ma;
故答案為:$\frac{1830ma}{83}$或16.6ma.

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純,為高頻考點,涉及溶度積常數(shù)計算、沉淀與pH的關系、鹽類水解、氧化還原反應等知識點,明確實驗原理是解本題關鍵,知道涉及的操作方法及發(fā)生的反應,難點是溶度積常數(shù)計算,題目難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.氮的固定一直是科學家研究的重要課題,合成氨則是人工固氮比較成熟的技術,其原理為N2 (g)+3H2 (g)?2NH3(g)△H.
(1)已知每破壞1mol有關化學鍵需要的能量如表:
H-HN-HN-NN
435.9KJ390.8KJ192.8KJ945.8KJ
則△H=-91.3KJ/mol.
(2)在恒溫、恒壓容器中,氨體積比1:3加入N2和H2進行合成氨反應,達到平衡后,再向容器中充入適量氨氣,達到新平衡時,c(H2)將不變(填“增大”“減小”或“不變”)
(3)在不同溫度、壓強和相同催化劑條件下,初始時N2、H2分別為0.1mol、0.3mol時,平衡后混合物中氨的體積分數(shù)(φ)如圖所示.
①其中,p1、p2和p3由大到小的順序是p1>p2>p3,其原因是溫度相同時,加壓平衡正向移動,故壓強越大平衡混合物中氨的體積分數(shù)越大.
②若分別用vA(N2)和vB(N2)表示從反應開始至達平衡狀態(tài)A、B時的化學反應速率,則vA(N2)< vB(N2)(填“>”“<”或“=”)
③若在250℃、p1條件下,反應達到平衡時容器的體積為1L,則該條件下合成氨的平衡常數(shù)K=5925.9L2/mol2(保留一位小數(shù)).
(4)H2NCOONH4是工業(yè)由氨氣合成尿素的中間產(chǎn)物.在一定溫度下、體積不變的密閉容器中發(fā)生反應:H2NCOONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g),能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是①②③(填序號).
①混合氣體的壓強不變
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的總物質(zhì)的量不變
④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
⑤NH3的體積分數(shù)不變.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.為了高效解決化石燃料燃燒存在的問題,不需要研究的問題有( 。
A.杜絕化石燃料的使用,從源頭上解決問題
B.減少燃料燃燒產(chǎn)生的熱量損耗的技術,提高燃料利用率的措施
C.防止燃料燃燒造成環(huán)境污染的方法
D.通過化學方法把化石燃料轉(zhuǎn)化成潔凈燃料

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

17.蓄電池是典型的可充型電池,它的正負極格板是惰性材料,電池總反應式為:Pb+PbO2+4H++2SO42-$?_{充電}^{放電}$2PbSO4+2H2O請回答下列問題:已知硫酸鉛不溶于水,放電時,該電池的負極反應為 Pb-2e-+SO42-═PbSO4
(1)則正極的電極反應式是PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O;
(2)當外電路通過1mol電子時,理論上負極板的質(zhì)量增加48g.電解質(zhì)溶液中溶質(zhì)減少的物質(zhì)的量為1mol.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

4.a為乙二胺四乙酸(EDTA),易與金屬離子形成螯合物.b為EDTA與Ca2+形成的螯合物.下列敘述正確的是(  )
A.b含有分子內(nèi)氫鍵B.b中Ca2+的配位數(shù)為4
C.b含有共價鍵、離子鍵和配位鍵D.a和b中的N原子均為sp3雜化

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

14.用電子式表示下列物質(zhì):
CaCl2 
H2S:
NaOH:

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

1.資料顯示:O2的氧化性隨溶液pH的增大逐漸減弱.室溫下,某學習小組利用下圖裝置探究不同條件下KI與O2的反應,實驗記錄如下.
序號燒杯中的液體5分鐘后現(xiàn)象
2mL 1mol•L-1KI溶液+5滴淀粉無明顯變化
2mL1mol•L-1KI 溶液+5 滴淀粉+2mL0.2mol•L-1HC1溶液變藍
2mLl mol•L-1KI溶液+5滴淀粉+2mL0.2mol•L-1KC1無明顯變化
2mL1mol•L-1KI溶液+5滴淀粉+2mL0.2mol•L-1CH3COOH溶液變藍,顏色
較②淺
回答下列問題:
(1)實驗③的目的是驗證Cl-是否影響KI與O2的反應.
(2)實驗②中發(fā)生反應的離子方程式是4I-+O2+4H+=2I2+2H2O.
(3)實驗②比實驗④溶液顏色深的原因是其他條件相同時,HCl是強電解質(zhì),溶液中c(H+)較醋酸大,O2的氧化性較強.
為進一步探究KI與O2的反應,用上述裝置繼續(xù)進行實驗:
序號燒杯中的液體5小時后現(xiàn)象
2mL混有KOH的pH=8.5的lmol•L-1KI溶液+5滴淀粉溶液略變藍
2mL混有KOH的pH=10的lmol•L-1KI溶液+5滴淀粉無明顯變化
對于實驗⑥的現(xiàn)象.甲同學猜想“pH=10時O2不能氧化I-”,他設計了下列裝置進行實驗以驗證猜想.

(4)燒杯a中的溶液為pH=10的KOH溶液.
(5)實驗結果表明此猜想不成立.支持該結論的實驗現(xiàn)象是:通入O2后,電流表指針偏轉(zhuǎn),燒杯b中的溶液逐漸變藍色.
(6)乙同學向pH=10的“KOH一淀粉溶液”中滴加碘水,溶液先變藍后迅速褪色,經(jīng)檢測褪色后的溶液中含有IO3-,用離子方程式表示退色的原因是3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O.
(7)該小組同學對實驗過程進行了整體反思,推測實驗①和實驗⑥的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分別可能是中性條件下,O2的氧化性比較弱,短時間內(nèi)難以生成“一定量”碘單質(zhì)使溶液顏色發(fā)生變化;pH=10的KOH溶液中I-被氧化生成I2,I2迅速發(fā)生歧化反應變?yōu)镮O3-和I-

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.已知X+Y═M+N反應中的能量變化過程如圖,則下列有關說法正確的是(  )
A.X的能量一定低于M的能量,Y的能量一定低于N的能量
B.因為該反應為吸熱反應,故一定要加熱反應才能進行
C.破壞反應物中的化學鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學鍵所放出的能量
D.X和Y的總能量一定低于M和N的總能量

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

10.下列各項比較中前者高于(或大于或強于)后者的是( 。
A.金屬Mg和金屬Cu的空間利用率
B.BF3和CH4中心原子的價層電子對數(shù)
C.鄰羥基苯甲醛()和對羥基苯甲醛()的沸點
D.C-O和Si-O的鍵能

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